Corelații cuantice la granița fără semnalizare: autotestare și altele

Corelații cuantice la granița fără semnalizare: autotestare și altele

Marca temporală: 11 iulie 2023, ora 6:26

Kai-Siang Chen1, Gelo Noel M. Tabia1,2,3, Chellasamy Jebarathinam4,5, Shiladitya Mal1,2, Jun-Yi Wu6și Yeong-Cherng Liang1,2

1Departamentul de Fizică și Centrul pentru Frontierele Cuantice ale Cercetării și Tehnologiei (QFort), Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan 701, Taiwan
2Divizia de Fizică, Centrul Național pentru Științe Teoretice, Taipei 10617, Taiwan
3Centrul pentru Tehnologie Cuantică, Universitatea Națională Tsing Hua, Hsinchu 300, Taiwan
4Centrul de fizică teoretică, Academia Poloneză de Științe, Aleja Lotników 32/46, 02-668 Varșovia, Polonia
5Departamentul de Fizică și Centrul pentru Știința Informației Cuantice, Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan 70101, Taiwan
6Departamentul de Fizică, Universitatea Tamkang, Tamsui, New Taipei 251301, Taiwan

Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.

Abstract

În informațiile cuantice independente de dispozitiv, corelațiile dintre rezultatele măsurătorilor locale observate de părțile separate spațial într-un test Bell joacă un rol fundamental. Chiar dacă se știe de mult că setul de corelații permis în teoria cuantică se află strict între mulțimea locală Bell și mulțimea fără semnalizare, multe întrebări referitoare la geometria mulțimii cuantice rămân fără răspuns. Aici, revizuim problema când granița mulțimii cuantice coincide cu setul fără semnalizare în cel mai simplu scenariu Bell. În special, pentru fiecare clasă a acestor limite comune care conțin $k$ zero probabilități, oferim o familie de strategii cuantice cu parametri $(5-k)$ care realizează aceste corelații (extreme). Demonstrăm în continuare că auto-testarea este posibilă în toate clasele netriviale dincolo de exemplele cunoscute de corelații de tip Hardy și oferim dovezi numerice care susțin robustețea acestor rezultate de autotestare. Sunt identificați candidații familiilor cu un parametru de corelații de autotestare din unele dintre aceste clase. Ca un produs secundar al investigației noastre, dacă strategiile qubit care conduc la o corelație nelocală extremă sunt echivalente local-unitar, urmează o declarație de auto-testare. Interesant este că toate aceste corelații de auto-testare găsite pe granița fără semnalizare sunt dovedit neexpuse. Este de asemenea furnizată o caracterizare analogă pentru mulțimea $mathcal{M}$ de corelații cuantice care decurg din stări încrucișate maxim de dimensiuni finite. În drum spre stabilirea acestui ultim rezultat, arătăm că toate corelațiile $mathcal{M}$ în cel mai simplu scenariu Bell sunt realizabile ca combinații convexe ale celor realizabile folosind o pereche Bell și măsurători proiective. La rândul său, obținem încălcarea maximă a inegalității Clauser-Horne-Shimony-Holt Bell de către orice stare de două qudit încurcate maxim și o teoremă de interdicție privind autotestarea unor astfel de stări.

Quantum correlations on the no-signaling boundary: self-testing and more PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Imagine prezentată: O proiecție bidimensională a mulțimii fără semnalizare $mathcal{NS}$, o aproximare exterioară $tilde{Q}$ a setului cuantic și setul local $mathcal{L}$ de corelații. Toate corelațiile (cuantice) având cele trei intrări zero $P(0,0|0,0)=P(1,1|0,0)=P(1,0|1,1)=0$ se află pe verticală linie unde valoarea orizontală este zero. Printre acestea, $vec{P}_{mathcal{Q}}$ oferă valoarea maximă $mathcal{S}_{text{CHSH}}$ și autotestă o strategie cuantică.

► Date BibTeX

► Referințe

[1] S. Popescu şi D. Rohrlich, Found. Fiz. 24, 379 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

[2] G. Brassard, H. Buhrman, N. Linden, AA Méthot, A. Tapp și F. Unger, Phys. Rev. Lett. 96, 250401 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.96.250401

[3] M. Navascués și H. Wunderlich, Proc. R. Soc. A 466, 881 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2009.0453

[4] M. Pawlowski, T. Paterek, D. Kaszlikowski, V. Scarani, A. Winter și M. Zukowski, Nature 461, 1101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400

[5] M. Navascués, Y. Guryanova, MJ Hoban și A. Acín, Nat. comun. 6, 6288 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7288

[6] JS Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics: Collected Papers on Quantum Philosophy, ed. a 2-a. (Cambridge University Press, 2004).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511815676

[7] T. Norsen, Am. J. Fiz. 79, 1261 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.3630940

[8] JS Bell, Fizica 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[9] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani și S. Wehner, Rev. Mod. Fizic. 86, 419 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[10] V. Scarani, Acta Physica Slovaca 62, 347 (2012).

[11] A. Acín, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar, S. Pironio și V. Scarani, Phys. Pr. Lett. 98, 230501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501

[12] R. Colbeck, teză de doctorat, arXiv:0911.3814 (2009).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.0911.3814
arXiv: 0911.3814

[13] S. Pironio, A. Acín, S. Massar, AB dl Giroday, DN Matsukevich, P. Maunz, S. Olmschenk, D. Hayes, L. Luo, TA Manning și C. Monroe, Nature 464, 1021 (2010) .
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008

[14] R. Gallego, N. Brunner, C. Hadley și A. Acín, Phys. Rev. Lett. 105, 230501 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.230501

[15] J.-D. Bancal, N. Gisin, Y.-C. Liang și S. Pironio, Phys. Rev. Lett. 106, 250404 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.250404

[16] T. Moroder, J.-D. Bancal, Y.-C. Liang, M. Hofmann și O. Gühne, Phys. Pr. Lett. 111, 030501 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.030501

[17] Y C. Liang, D. Rosset, J.-D. Bancal, G. Pütz, TJ Barnea și N. Gisin, Phys. Rev. Lett. 114, 190401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.190401

[18] S.-L. Chen, C. Budroni, Y.-C. Liang și Y.-N. Chen, Phys. Pr. Lett. 116, 240401 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.240401

[19] F. Baccari, D. Cavalcanti, P. Wittek și A. Acín, Phys. Rev. X 7, 021042 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.021042

[20] J.-D. Bancal, N. Sangouard și P. Sekatski, Phys. Pr. Lett. 121, 250506 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.250506

[21] M. Zwerger, W. Dür, J.-D. Bancal și P. Sekatski, Phys. Rev. Lett. 122, 060502 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.060502

[22] P. Sekatski, J.-D. Bancal, S. Wagner și N. Sangouard, Phys. Rev. Lett. 121, 180505 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.180505

[23] S.-L. Chen, C. Budroni, Y.-C. Liang și Y.-N. Chen, Phys. Rev. A 98, 042127 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.042127

[24] R. Arnon-Friedman şi J.-D. Bancal, New J. Phys. 21, 033010 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aafef6

[25] S. Wagner, J.-D. Bancal, N. Sangouard și P. Sekatski, Quantum 4, 243 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-03-19-243

[26] S.-L. Chen, H.-Y. Ku, W. Zhou, J. Tura și Y.-N. Chen, Quantum 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

[27] A. Gočanin, I. Šupić și B. Dakić, PRX Quantum 3, 010317 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010317

[28] Y C. Liang și Y. Zhang, Entropia 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21020185

[29] D. Mayers și A. Yao, Quantum Info. Calculator. 4, 273 (2004).

[30] I. Šupić și J. Bowles, Quantum 4, 337 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337

[31] J. Wang, S. Paesani, Y. Ding, R. Santagati, P. Skrzypczyk, A. Salavrakos, J. Tura, R. Augusiak, L. Mančinska, D. Bacco, D. Bonneau, JW Silverstone, Q. Gong , A. Acín, K. Rottwitt, LK Oxenløwe, JL O'Brien, A. Laing și MG Thompson, Science 360, 285 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.aar7053

[32] W.-H. Zhang, G. Chen, X.-X. Peng, X.-J. Da, P. Yin, X.-Y. Xu, J.-S. Xu, C.-F. Li și G.-C. Guo, Phys. Rev. Lett. 122, 090402 (2019a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.090402

[33] W.-H. Zhang, G. Chen, P. Yin, X.-X. Peng, X.-M. Hu, Z.-B. Hou, Z.-Y. Zhou, S. Yu, X.-J. Da, Z.-Q. Zhou, X.-Y. Xu, J.-S. Tang, J.-S. Xu, Y.-J. Han, B.-H. Liu, C.-F. Li și G.-C. Guo, Npj Quantum Inf. 5, 4 (2019b).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-018-0120-0

[34] S. Gómez, A. Mattar, I. Machuca, ES Gómez, D. Cavalcanti, OJ Farías, A. Acín și G. Lima, Phys. Rev. A 99, 032108 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032108

[35] J.-D. Bancal, K. Redeker, P. Sekatski, W. Rosenfeld și N. Sangouard, Quantum 5, 401 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-03-02-401

[36] D. Wu, Q. Zhao, C. Wang, L. Huang, Y.-F. Jiang, B. Bai, Y. Zhou, X.-M. Gu, F.-M. Liu, Y.-Q. Mao, Q.-C. Soare, M.-C. Chen, J. Zhang, C.-Z. Peng, X.-B. Zhu, Q. Zhang, C.-Y. Lu și J.-W. Pan, Phys. Rev. Lett. 128, 250401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.250401

[37] J. Barrett, N. Linden, S. Massar, S. Pironio, S. Popescu și D. Roberts, Phys. Rev. A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

[38] P. Horodecki și R. Ramanathan, Nat. comun. 10, 1701 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-09505-2

[39] PM Pearle, Phys. Rev. D 2, 1418 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.2.1418

[40] SL Braunstein și CM Caves, Ann. Fiz. 202, 22 (1990).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0003-4916(90)90339-P

[41] J. Barrett, A. Kent și S. Pironio, Phys. Rev. Lett. 97, 170409 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.170409

[42] KT Goh, J. Kaniewski, E. Wolfe, T. Vértesi, X. Wu, Y. Cai, Y.-C. Liang și V. Scarani, Phys. Rev. A 97, 022104 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022104

[43] R. Colbeck și R. Renner, Nat. comun. 2, 411 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms1416

[44] R. Colbeck și R. Renner, Nat. Fiz. 8, 450 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2300

[45] G. Pütz, D. Rosset, TJ Barnea, Y.-C. Liang și N. Gisin, Phys. Rev. Lett. 113, 190402 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.190402

[46] M. Kessler şi R. Arnon-Friedman, IEEE J. Sel. Zone Comun. 1, 568 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / JSAIT.2020.3012498

[47] L. Hardy, Phys. Rev. Lett. 71, 1665 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1665

[48] R. Ramanathan, M. Horodecki, H. Anwer, S. Pironio, K. Horodecki, M. Grünfeld, S. Muhammad, M. Bourennane și P. Horodecki, arXiv:1810.11648 (2018).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1810.11648
arXiv: 1810.11648

[49] A. Rai, C. Duarte, S. Brito și R. Chaves, Phys. Rev. A 99, 032106 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032106

[50] R. Rabelo, LY Zhi și V. Scarani, Phys. Rev. Lett. 109, 180401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.180401

[51] S. Kunkri, SK Choudhary, A. Ahanj și P. Joag, Phys. Rev. A 73, 022346 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022346

[52] L.-M. Liang și C.-Z. Li, Phys. Lett. A 335, 371 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2004.12.046

[53] A. Rai, M. Pivoluska, M. Plesch, S. Sasmal, M. Banik și S. Ghosh, Phys. Rev. A 103, 062219 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062219

[54] A. Rai, M. Pivoluska, S. Sasmal, M. Banik, S. Ghosh și M. Plesch, Phys. Rev. A 105, 052227 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.052227

[55] JF Clauser, MA Horne, A. Shimony și RA Holt, Phys. Pr. Lett. 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[56] D. Collins şi N. Gisin, J. Phys. A: Matematică. Gen. 37, 1775 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​5/​021

[57] A. Peres, Găsit. Fiz. 20, 1441 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01883517

[58] Y C. Liang, T. Vértesi și N. Brunner, Phys. Rev. A 83, 022108 (2011a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.022108

[59] T. Vidick și S. Wehner, Phys. Rev. A 83, 052310 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.052310

[60] M. Junge şi C. Palazuelos, Comun. Matematică. Fiz. 306, 695 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-011-1296-8

[61] BG Christensen, Y.-C. Liang, N. Brunner, N. Gisin și PG Kwiat, Phys. Rev. X 5, 041052 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041052

[62] P.-S. Lin, T. Vértesi și Y.-C. Liang, Quantum 6, 765 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-07-14-765

[63] C. Jebarathinam, J.-C. Hung, S.-L. Chen și Y.-C. Liang, Phys. Rev. Research 1, 033073 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.1.033073

[64] J. Kaniewski, Phys. Rev. Research 2, 033420 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033420

[65] N. Gigena și J. Kaniewski, Phys. Rev. A 106, 012401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.012401

[66] L. Masanes, Phys. Rev. Lett. 97, 050503 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.050503

[67] T. Franz, F. Furrer și RF Werner, Phys. Rev. Lett. 106, 250502 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.250502

[68] L. Mančinska și S. Wehner, J. Phys. A: Matematică. Theo. 47, 424027 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424027

[69] T. Fritz, găsit. Fiz. 41, 1493 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-011-9563-2

[70] KF Pál și T. Vértesi, Phys. Rev. A 80, 042114 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.042114

[71] JM Donohue și E. Wolfe, Phys. Rev. A 92, 062120 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.062120

[72] Y C. Liang, Corelations, Bell Inequality Violation & Quantum Entanglement, Ph.D. teză, Universitatea din Queensland (2008).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.0810.5400

[73] RF Werner, Phys. Rev. A 40, 4277 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.40.4277

[74] Y C. Liang, RW Spekkens și HM Wiseman, Phys. Rep. 506, 1 (2011b).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2011.05.001

[75] A. Bine, Phys. Rev. Lett. 48, 291 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291

[76] Y. Xiang, Chin. Fiz. B 20, 060301 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1674-1056/​20/​6/​060301

[77] TH Yang, T. Vértesi, J.-D. Bancal, V. Scarani și M. Navascués, Phys. Pr. Lett. 113, 040401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.040401

[78] J.-D. Bancal, M. Navascués, V. Scarani, T. Vértesi și TH Yang, Phys. Rev. A 91, 022115 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.022115

[79] TF Jordan, Phys. Rev. A 50, 62 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.50.62

[80] MT Quintino, M. Araújo, D. Cavalcanti, MF Santos și MT Cunha, J. Phys. A: Matematică. Theo. 45, 215308 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​45/​21/​215308

[81] Y. Wang, X. Wu și V. Scarani, New J. Phys. 18, 025021 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​2/​025021

[82] K.-S. Chen et al., „Generalizarea paradoxului lui Hardy prin eșecul tranzitivității implicațiilor”, (în pregătire).

[83] A. Cabello, Phys. Rev. A 65, 032108 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.032108

[84] R. Cleve, P. Hoyer, B. Toner și J. Watrous, în Proceedings. 19th IEEE Annual Conference on Computational Complexity, 2004. (2004) pp. 236–249.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2004.1313847

[85] Y C. Liang și AC Doherty, Phys. Rev. A 75, 042103 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.042103

[86] GM D'Ariano, PL Presti, și P. Perinotti, J. Phys. A: Matematică. Gen. 38, 5979 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​38/​26/​010

[87] WK Wootters, Phys. Rev. Lett. 80, 2245 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.2245

[88] Y C. Liang și AC Doherty, Phys. Rev. A 73, 052116 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.052116

[89] J. Kaniewski, Phys. Pr. Lett. 117, 070402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.070402

[90] TP Le, C. Meroni, B. Sturmfels, RF Werner și T. Ziegler, Quantum 7, 947 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-03-16-947

[91] J. Kaniewski, (comunicare privată).

[92] J.-L. Chen, A. Cabello, Z.-P. Xu, H.-Y. Su, C. Wu și LC Kwek, Phys. Rev. A 88, 062116 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.062116

[93] M. Navascués, S. Pironio și A. Acín, New J. Phys. 10, 073013 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

[94] AC Doherty, Y.-C. Liang, B. Toner și S. Wehner, în 23 Annu. Conf. IEEE pe Comput. Comp, 2008, CCC'08 (Los Alamitos, CA, 2008) pp. 199–210.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2008.26

[95] SL Braunstein, A. Mann și M. Revzen, Phys. Rev. Lett. 68, 3259 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.3259

[96] S. Boyd și L. Vandenberghe, Convex Optimization, prima ediție. (Cambridge University Press, Cambridge, 1).

Citat de

[1] Antoni Mikos-Nuszkiewicz și Jędrzej Kaniewski, „Puncte extreme ale setului cuantic în scenariul CHSH: soluție analitică conjectured”, arXiv: 2302.10658, (2023).

Citatele de mai sus sunt din ADS SAO / NASA (ultima actualizare cu succes 2023-07-11 22:31:20). Lista poate fi incompletă, deoarece nu toți editorii furnizează date de citare adecvate și complete.

On Serviciul citat de Crossref nu s-au găsit date despre citarea lucrărilor (ultima încercare 2023-07-11 22:31:19).

Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Jurnalul cuantic